數(shù)字化新穎光源的實現(xiàn) 摘要：用gaas/si高亮聚光led的digital light實現(xiàn)魔幻彩燈，簡述了cie計色制、digital light工作原理，論述了軟件pwm實現(xiàn)方法，給出了系統(tǒng)框圖，說明了系統(tǒng)特點和與傳統(tǒng)光源比較的系統(tǒng)優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞：gaas/si led digital light pwm編程

引言

digital light是國外近年以gaas/si為發(fā)光材料制成的一種新穎的舞臺照明光源。其實現(xiàn)機理是沿用電視視頻r、g、b成象原理。但一改傳統(tǒng)的r、g、b電子束轟擊熒光材料得到所需光源的方法而是以 led產(chǎn)生r、g、b點光源，照射于漫射玻璃，形成混合光得到照射光源。這種光源產(chǎn)生與傳統(tǒng)的光源(白熾燈、日光燈和鈉燈等)相比更具節(jié)能性、綠色和光色調(diào)的可控制性，以及digital light在模擬各種發(fā)光光源的光譜和光照的柔和性等方面非常靈活。以這種新發(fā)光光源取代傳統(tǒng)的照明光源，在舞臺照明以及一些對光源綠色化和藝術(shù)化要求越來越高的場合有非常廣闊的市場前景。

系統(tǒng)構(gòu)成

digital light光源系統(tǒng)由gaas/si發(fā)光材料led組成紅、綠、藍三簇點光源，并按照一定的幾何形狀排列后投射到漫射介質(zhì)，產(chǎn)生混色，形成照射光源。對于r、g、b led我們以pwm信號方式加以驅(qū)動。對于不同的混色光譜分別控制三路驅(qū)動信號，以產(chǎn)生最佳的光源光譜。以zilog公司的高性價比mcu——z86e33為核心，利用手動控制或計算機遠程控制的方法使mcu產(chǎn)生類似視頻顯示的 “r”、“g”、“b” 3路pwm序列脈沖信號，經(jīng)過放大后，驅(qū)動led（紅、綠、藍），得到適于人類視覺感覺的色飽和度及亮度要求的紅、綠、藍三種視覺顯示基色，適合人類生理要求的照射顏色與照射亮度，以及各種應(yīng)用場合環(huán)境所需要的光色等。由于pwm脈沖序列產(chǎn)生采用了z86e33經(jīng)濟型mcu，使得所需照射光光譜變化十分靈活。系統(tǒng)以sop為設(shè)計思想，充分利用了軟件編程的靈活性和技巧性，將各種顯色功能以算法模型在z86e33中實現(xiàn)，魔幻彩燈控制部分見圖1。此外，利用單片機編程特點，實現(xiàn)pwm脈沖多樣化，控制智能化，即可實現(xiàn)多種顏色變化方案，亮度、飽和度自適應(yīng)，且可使其成為信息家電、現(xiàn)代化娛樂場所照明系統(tǒng)的重要組成部分等諸多功能。系統(tǒng)框圖見圖2。

顯色模型編程實現(xiàn)

z86e33是zilog公司推出的一款經(jīng)濟型mcu。它具有：多累加器結(jié)構(gòu)；12/16mhz；24個i/o口；4k rom；237 byte ram；6級中斷和尋址功能；兩路模擬比較器；wdt/por功能；兩路可編程計數(shù)器及兩路6bit定標器；ram、rom保護功能。

由于這一經(jīng)濟型mcu不提供pwm端口功能，所以在digital light的應(yīng)用上必須采用軟件方法克服這類芯片的功能不足。

漫射玻璃面上的光譜對r、g、b三基色的照射光強度比例的非線性(cie計色制），如圖3所示。

由圖3可得物理三基色和計算三基色的線性方程：

（x）=0.4185?-0.0912(g)+0.0009(b)

(y)=-0.1587?-0.2524(g)+0.0025(b)

(z)=-0.0828?+0.0157(g)+0.01786(b)

以及

（r）=2.7689(x)+1.0000(y)+0.0000(z)

(g)=1.7518(x)+4.5